Machine-outil à changement automatique d'outils La présente invention se rapporte à une machine- outil à changement automatique d'outils, ayant un maga sin contenant une pluralité d'outils et déplaçable sélec tivement pour amener un outil sélectionné à une position préétablie pour être ensuite fixé automatiquement sur une broche.
On connaît déjà des machines-outils à changement automatique d'outils. En général, dans ces machines, la vitesse de rotation et l'avance de pénétration de la bro che sont commandés selon des données enregistrées pré ventivement pour chaque opération de l'outil considéré. Or, l'enregistrement du programme de travail de la ma chine est considérablement long.
Ces inconvénients sont éliminés par la machine-outil selon l'invention qui est caractérisée en ce que le maga sin porte pour chaque outil un organe sélecteur réglable de la vitesse d'avance de la broche, cet organe sélecteur étant muni de surfaces de butée disposées en escalier et destinées à coopérer avec un palpeur lors de l'engage ment de la broche avec l'outil sélectionné pour engager la vitesse correspondante d'avance de l'outil d'une boîte de vitesses par l'intermédiaire de laquelle la broche est entraînée.
Une forme particulière de réalisation de la machine- outil selon l'invention est exposée ci-après, à titre d'exemple, en regard des dessins annexés dans lesquels La fig. 1 est une vue en perspective de la machine- outil à changement automatique des outils suivant cette forme d'exécution ; la fig. 2 est une vue en coupe longitudinale partielle de la machine, la fig. 3 est une vue en coupe longitudinale partielle de la machine-, la fig. 4 est une vue prise suivant la ligne IV-IV de la fig. 2, et elle constitue un schéma électrique de commande ;
la fig. 5 est la vue de la fig. 4 dans une deuxième position ; la fig. 6 est une vue en coupe partielle suivant la ligne VI-VI de la fig. 2 ; la fig. 7 est une vue partielle en plan de la machine; la fig. 8 est une vue partielle en plan d'un détail de la machine.
La machine-outil représentée comprend un socle 10 sur lequel est montée l'habituelle table porte-pièce 11, laquelle peut se déplacer dans deux directions horizonta- les sous la commande d'un dispositif de commande numérique connu en soi mais non décrit ici. Le pro gramme de ce dispositif peut être enregistré, par exem ple sur une bande perforée ou magnétique. La machine comprend en outre un montant 12 muni de deux guides prismatiques 13 et sur lequel est montée une tête de travail 14. La tête 11 peut se déplacer verticalement le long des guides 13 et elle peut être fixée dans la position voulue au moyen d'un levier de blocage 16, d'une façon connue en soi.
La tête de travail 14 comprend un tambour porte- outils 17 ayant une forme en tronc de cône et qui peut tourner sur son axe 18. Le tambour 17 est apte à rece voir dans une position préétablie une série de douze tasseaux 19, chacun portant un outil différent 20A, 20 B/... 20 L qui est disposé radialernent par rapport à la surface latérale du tambour 17. La tête de travail 14 est en outre munie d'une broche 21 (fig. 2), qui peut tourner sur un axe vertical 22.
L'axe 18 du tambour 17 est incliné par rapport à l'axe 22 d'un angle égal à l'angle que la génératrice du tronc de cône forme avec chaque base du cône, de sorte que, par rotation du tam bour 17, les divers outils 20 sont amenés individuellement sur l'axe 22 de la broche 21.
Le tambour 17 est solidaire d'un manchon 23 qui tourne sur un arbre 24 fixé lui-même sur le bâti 26 de la tâte 14. Le tambour 17 est en outre muni d'un guide annulaire creux 27 qui coopère avec une saillie annulaire 28 du bâti 26. Le manchon 23 est en outre solidaire d'une roue hélicoïdale 29 qui coopère avec une vis sans fin 32 (fi-' 7), laquelle est fixée sur un arbre 33 qui tourne sur le bâti de la tête 14. Le rapport de transmission entre la vis 32 et la roue 33 est tel qu'à chaque tour de l'arbre 33, la roue 29 fasse avancer le tambour 17 de la distance séparant deux outils 20 contigus.
L'arbre 33 peut être entraîné en rotation par l'intermédiaire d'un embrayage électromagnétique 34, par une deuxième roue hélicoï dale 35 qui est en prise avec une vis sans fin 36 (fig. 6) fixée sur un arbre vertical 37. Ce dernier, à l'aide d'un couple conique 38, est entraîné par rotation par un arbre horizontal 39, lequel, par l'intermédiaire d'un deuxième couple conique 40 (fig. 3), est entraîné en rota tion par un arbre 41 d'un moteur électrique triphasé 42 apte à tourner sélectivement dans l'un ou l'autre des deux sens.
A cette fin, il est prévu pour le pilotage du moteur 42 un premier télérupteur TX (fig. 4) apte à actionner un contact TX 1, lequel forme le circuit du moteur 42 de façon telle que ce moteur tourne dans le sens propre à faire tourner le tambour 17 dans le sens des aiguilles d'une montre, et un deuxième télérupteur TY apte à actionner un contact TY 1, lequel ferme le circuit du moteur 42 d'une façon telle que ce moteur fasse tourner le tambour 17 dans le sens inverse des aiguilles d'une montre. Deux relais RX et RY sont aptes à fermer cha cun un contact RX 1 ou RY 1 respectivement, interposés sur le circuit du télérupteur TX et TY respectivement. Les deux télérupteurs TX et TY sont munis en outre d'un circuit de maintien, lequel est fermé par un contact TX 2 ou TY 2 respectivement.
Les deux relais RX et RY actionnent en outre chacun un contact RX 2 ou RY 2 respectivement interposés sur le circuit d'un électro aimant, EL, qui actionne l'embrayage électromagnétique 34 (fig. 7). L'électro-aimant EL (fig. 4) est finalement muni d'un circuit de maintien qui se ferme à l'aide d'un interrupteur 50 qui est maintenu ouvert, à l'aide d'une encoche creusée dans un disque 55 (fig. 2) fixé sur l'ar bre 33, uniquement lorsque cet arbre se trouve au repos, c'est-à-dire lorsque un outil 20 est disposé sur l'axe de la broche 21.
Sur la partie fixe de la machine est disposée une série de douze contacts 44 A, 44 B, ... 44 L (fig. 4) qui sont associés aux outils 20 A, 20 B, ... 20 L. La fermeture de chaque contact 44 est commandée par la bande du pro gramme, sur laquelle est enregistré un code pour chaque outil, en même temps que les données du travail que cet outil doit effectuer.
Sur l'arbre 24 du tambour 17 est fixée une plaque 43 sur laquelle est disposée une série de douze interrup teurs électriques 45 A, 45 B, ... 45 L, eux aussi associés aux outils 20 A, 20 B,... 20 L. Les interrupteurs 45 sont disposés en série avec les contacts 44 correspondants et sont ordonnés dans le sens opposé à celui des outils 20.
Les interrupteurs 45 sont à trois positions et sont aptes à être actionnés par une came semi-circulaire 46 fixée au tambour 17. En particulier, les interrupteurs 45 sont normalement maintenus dans la position externe et ferment un contact correspondant 45 X disposé sur un circuit 47 représenté par une ligne continue, et qui ali mente le relais RX. LA came 46 comprend une partie 48 apte à attaquer simultanément la moitié moins un des interrupteurs 45, et une deuxième partie 49 apte à atta quer un seul interrupteur 45 à la fois.
Les interrupteurs 45 attaqués par la partie 48 de la came sont maintenus dans la position intérieure dans laquelle ils ferment un contact correspondant 45 Y intercalé dans un circuit 51 représenté en traits interrompus, lequel alimente le relais RY. L'interrupteur 45 qui est attaqué par la partie 49 de la came 46 est au contraire maintenu dans une position intermédiaire par rapport aux deux premières, dans laquelle il maintient ouverts les contacts 45 X et 45 Y.
Avec la vis sans fin 36 (fig. 6) engrène en outre une roue à dents hélicoïdales 52, laquelle est apte à entraîner, par l'intermédiaire d'un embrayage électromagnétique 53 à un cycle de 1800 (fig. 2) un disque 54 muni d'une rainure annulaire excentrique 56 (fi-. 6). Dans la rainure 56 est engagé un galet 57 qui tourne sur un doigt 58 porté par un coulisseau 59, lequel peut coulisser vertica lement dans le bâti de la machine. Le doigt 58 se pro longe en arrière du coulisseau 59 (à gauche sur la fi-. 2) et coopère avec une rainure 61 d'une douille 62. Cette dernière peut coulisser verticalement dans le bâti de la machine, conjointement avec la broche 21, laquelle peut tourner par rapport à cette douille grâce à deux roule ments 63.
La douille 62 est munie d'une denture 64 en prise avec un pignon 66 fixé lui-même à un arbre 67 qui tourne sur le bâti de la tête 14. Sur l'arbre 67 est en outre fixé un deuxième pignon 68 (fig. 3) en prise avec une crémail lère 69, laquelle est fixée sur un chariot 70 qui coulisse verticalement et qui fait partie d'un mesureur de position 71. Le chariot 70 est relié par une chaîne 72 à un piston 73 qui coulisse dans un tube 74 et qui est poussé vers le bas par un ressort de compression 76 interposé entre le piston 73 et une virole 77 fixée à l'extrémité supérieure du tube 74. Avec la denture 64 (fig. 2) de la douille 62 engrène en outre un deuxième pignon 78 de commande de l'avance de la broche 21.
Le pignon 78 peut être entraîné en rotation, par l'intermédiaire d'une boîte de vitesses à embrayges électromagnétiques désignée dans son ensemble 79 (fig. 7), par un arbre 80 qui est entraîné lui-même en rotation par l'intermédiaire d'un couple vis sans fin roue hélicoïdale 81 et un embrayage électro magnétique non représenté sur le dessin, à partir de l'arbre horizontal 39.
La broche 21 (fig. 2) comprend à son extrémité infé rieure une partie cannelée 82 en prise avec une douille 83 qui tourne dans le bâti de la machine mais qui est immoblilisée dans le sens axial. Sur la douille 83 est fixée une autre roue dentée 84 apte à être entraînée en rota tion par un arbre 85 (fig. 3) relié à l'arbre du moteur 41 par une autre boîte de vitesses à embrayages électroma gnétiques 86, lequel est commandé par le programme enregistré sur la bande. La broche 21 (fig. 2) est en outre munie à sa base de deux bossages 87 aptes à entrer en prise avec deux cavités 88 creusées dans le tasseau 19 de chaque outil 20.
Chaque tasseau 19 est en outre muni sur sa surface latérale de deux encoches 89 et 91 décalées en hauteur et normalement attaquées par deux mâchoires 92 et 93 (fig. 8). Chaque mâchoire 92 ou 93 est munie de deux bords dentés 94 (fig. 2) et 96 respectivement, qui atta quent par les deux côtés opposés deux pignons 97 qui tournent sur deux axes 98 fixés sur le tambour 17. De cette façon, les deux mâchoires se déplacent toujours dans les deux sens opposés. Avec la mâchoire 92 coopère normalement un verrouillage à bille et à ressort 99. La mâchoire 92 est finalement munie d'un bossage 101 pré sentant une cavité 102 qui est apte à coopérer avec une bride 103 appartenant à une armature 104 d'un électro aimant 105 fixé sur la machine.
L'armature 104 est normalement maintenue à droite par un ressort 106.
Chaque tasseau 19 est finalement muni d'une partie en trou de cône 107 apte à s'engager dans une cavité conique 108 de la broche 21. La partie 107 est munie d'un trou fileté 109 avec lequel peut coopérer une extré mité filetée 111 d'une tige 112 qui est coulissante et rota tive dans la cavité intérieure de la broche 21. La tige 112 est munie d'une bague 113 qui coopère avec un épaule ment 114 de la cavité de la broche et d'une partie canne lée 116 (fig. 3) qui est normalement en prise avec une douille 117 cannelée intérieurement. Cette dernière est en outre constamment en prise avec une extrémité cannelée d'un arbre 118 (fig. 3) appartenant à un moteur élec trique auxiliaire 119 du type réversible.
La douille<B>117</B> est finalement munie de deux brides 121 entre lesquelles est engagé un galet 122 porté par un levier 123 qui est articulé sur un axe fixe 124. Le levier 123 est normale ment appuyé sous l'action d'un ressort 125 contre un arrêt fixe et il est en outre replié par une liaison à doigt et coulisse à une armature 126 appartenant à un électro aimant 127.
En face de chaque outil 20 (fig. 2), le tambour 17 porte un organe qui peut être positionné suivant la vitesse de l'avance demandée par l'outil correspondant, cet organe est constitué par un tambour creux à profil en escalier 128 apte à être positionné à la main par l'intermédiaire d'une manette 129 correspondante, lors qu'on a enlevé du tambour 17 une plaque de fermeture 131. Avec le tambour 128 est destiné à coopérer un palpeur constitué par un profil en escalier 132 opposé au profil 128 du tambour et qui est porté par un coulis- seau 133 capable de coulisser verticalement dans le bâti de la machine.
Le coulisseau 133 est muni dans sa partie supérieure d'une fente 134 (fi-. 6) qui peut coulisser sur le doigt 58. Le bord supérieur de la fente 134 est normalement main tenu appuyé sur le doigt 58 apr un ressort de compres sion 136 interposé entre un trou 137 du coulisseau 133 et l'extrémité inférieure du coulisseau 59. Un orgot 138 fixé sur le coulisseau 59 sert de guide pour le ressort 136. Le coulisseau 133 est en outre muni d'une denture<B>139</B> qui est en prise avec une roue dentée 141, laquelle est à son tour en prise avec un pignon 142 fixé sur un arbre 143 qui peut tourner sur le bâti de la machine. Sur l'arbre 143 est en outre fixée une manivelle 144 ayant un doigt 146 en prise avec une fente 147 d'un coulisseau horizon tal 148 de commande de la boîte de vitesses 79 (fig. 7) de l'avance de la broche 21.
Le fonctionnement de la machine-outil représentée est le suivant Au début du cycle de travail correspondant à un outil prédéterminé, la broche 21 (fig. 2) se trouve en position haute et, par conséquent, dégagé des outils 20. La machine lit alors sur la bande du programme le code de l'outil 20 qui doit être sélectionné. La lecture du code provoque ensuite la fermeture du contact 44 correspon dant à l'outil à sélectionner.
On suppose que le tambour 17 se trouve en position avec l'outil 20 A sur l'axe 22 de la broche 21 comme représenté sur la fig. 4 et que le contact 44I est fermé. Etant donné que l'interrupteur correspondant 45 I ferme le contact 45 X, le contact 441 fait fermer alors le circuit 47 en excitant ainsi le relais RX. Celui-ci, d'une part, à travers le contact RX 1, excite le télérupteur TX qui. provoque la rotation du moteur électrique 42 dans le sens propre à faire tourner le tambour 17 dans le sens des aiguilles d'une montre et, d'autre part, à travers le contact RX2, exite l'électro-aimant EL qui ferme l'em brayage 34 (fig. 7).
L'arbre 41 (fig. 3) du moteur 42, à travers le couple conique 40, de l'arbre 39, le couple conique 38 (fig. 7), l'arbre 37, la vis sans fin 36, la roue hélicoïdale 35 et l'embrayage 34, entraîne en rotation l'arbre 33 et la vis sans fin 32. Cette dernière fait alors tourner la roue 29 (fig. 2) conjointement avec le tambour 17 dans le sens des aiguilles d'une montre d'un pas à chaque tour. A la fin de chaque tour de l'arbre 33, le disque 55 fait ouvrir le contact 40. Toutefois, l'électro-aimant EL (fig. 4) reste excité à travers le contact RX 2 du relais RX.
Lorsque la partie 49 de la came 46 entre en prise avec l'interrupteur 45I comme représenté sur la fig. 5, ce dernier est amené à la position intermédiaire en ouvrant le contact 45 X correspondant et en désexcitant ensuite le realais RX. Les contacts RX 1 et RX 2 s'ouvrent alors mais le télérupteur TX reste excité par son circuit de maintien et l'électro-aimant EL reste excité à travers le contact 50, qui est maintenu fermé par le disque 55 en rotation. Lorsque ensuite le disque 55 (fig. 2) de l'arbre 63, par sa rainure, fait ouvrir le contact 50, l'électro-aimant EL (fig. 4) est désexcité et fait ouvrir l'embrayage 34 (fig. 7).
Le tambour 17 s'arrête alors exactement dans la position dans laquelle l'outil 201 (fig. 5) se trouve sur l'axe 22 (fig. 2) de la broche 21 tan dis que le moteur électrique 42 continue à tourner pour commander les phases suivantes du cycle.
Si, au contraire, à un moment où l'outil 20 A (fig. 4) se trouve sur l'axe de la broche, on ferme par exemplè le contact 44 D, il se ferme à travers l'interrupteur 45 D le circuit 51 qui excite le relais RY. Par l'intermédiaire du relais RY 1, le télérupteur TY est alors excité et provoque la rotation du moteur 42 dans le sens opposé au sens précédent pendant que le contact RY 2 excite l'électro-aimant EL comme dans le cas précédent.
Le tambour 17 est alors mis en rotation dans le sens inverse des aiguilles d'une montre et, lorsque la partie 48 de la came 46 dégage l'interrupteur 45 D, ce dernier est atta qué par la partie 49 de la came 46 et se place dans sa position intermédiaire, en faisant désexciter le relais RY. Lorsqu'ensuite l'arbre 33 (fig. 2) termine son tour, le disque 65 fait ouvrir le contact 50, de sorte, que le tambour 17 s'arrête pendant que le moteur 42 continue à tourner de la même façon que dans le cas précédent.
Il est donc évident que les moyens 44, 45 et 46 (fig. 4) sont aptes à faire tourner automatiquement le tambour 17 (fig. 2) dans un sens ou dans l'autre de façon à dépla cer l'outil 20 à sélectionner en lui faisant parcourir le trajet le plus court pour l'amener en face de la broche 21.
A la suite de l'arrêt du tambour 17, on provoque d'une façon connue le serrage de l'embrayage 53 pour un cycle de 1800. La vis sans fin 36 (fig. 6), en agissant par l'intermédiaire de la roue 52 et l'embrayage 53, fait maintenant tourner le disque 54 de 180, dans un sens ou dans l'autre. La rainure excentrique 56 du disque 54, en agissant par l'intermédiaire du galet 57 et du doigt 58, fait maintenant abaisser d'une course constante, égale à l'excentricité de la rainure 56, le coulisseau 59 conjoin tement avec la douille 62 et la broche 21. Ce dernier par l'intermédiaire de la cavité conique 108 attaque la partie 107 du porte-outil 19 tandis que les deux bossages 87 attaquent les deux cavités 88.
A son tour, la tige 112 accompagne la broche sous l'effet de son propre poids jusqu'à ce qu'elle s'appuie sur le trou fileté<B>111</B> du tas seau 19. Le coulisseau 59, en arrivant à fond de course, provoque une rotation du moteur auxiliaire 119 dans un sens propre à faire visser la tige 112 dans le tasseau 19. Lorsque la bague 113 de la tige 112 s'appuie à nouveau sur l'épaulement 114, le broche 21 est refoulée contre le tasseau 19. Il se produit alors une augmentation du couple demandé au moteur 119 qui, d'une façon connue, provoque l'arrêt du moteur 119.
Ensuite, l'électro-aimant 105 est excité (fig. 2), l'ar mature 104 de cet électro-aimant faisant alors déplacer la mâchoire 92 vers la gauche par l'intermédiaire de la bride 103. Cette mâchoire, par l'intermédiaire de ses bords dentés 94 (fig. 8), des deux pignons 97 et des bords dentés 98, fait déplacer la mâchoire 93 vers la droite de sorte que l'outil reste débloqué. Simultanément, l'électro-aimant 127 (fig. 3) est également excité et fait descendre l'armature 126. Le levier 123 est entraîné dans le sens des aiguilles d'une montre en faisant monter la douille<B>117,</B> qui dégage ainsi la partie cannelée 116 de la tige 112.
Le coulisseau 59 (fig. 2) en descendant, repousse vers le bas, par l'intermédiaire du ressort 136, le coulisseau 133 dont le profil en escalier 132 va s'arrêter sur le profil en escalier 128 du tambour en exécutant ainsi une course qui dépend de la position angulaire dans laquelle le tambour 128 a été placé. Le déplacement du coulisseau 133 vers le bas, par l'intermédiaire de la roue 141, (fig. 6) du pignon 142, de l'arbre 145, de la manivelle 144 et du doigt 146, est transmis au coulisseau 148 qui prédis pose ainsi la boite de vitesses 79 (fig. 7) en fonction de l'avance prescrite pour l'outil sélectionné.
Le moteur 42 (fig. 3) est alors entraîné en rotation dans le sens demandé par l'outil, cependant que la boîte de vitesse 86 est mise en action, cette boîte ayant été prédisposée automatiquement par le programme enregis tré sur la bande. La roue dentée 84 est alors entraînée en rotation conjointement avec la douille 83 qui fait tourner la broche 21 et par conséquent l'outil 20, qui a été rendu solidaire de cette broche par la tige 112.
Pen dant cette phase du cycle, la boîte de vitesses 79 (fig. 7) est également mise en action et, par l'intermédiaire du pignon 78, elle fait avancer la douille 62 conjointement avec la broche 21, en fonction de l'avance prescrite pour l'outil sélectionné.
L'arrêt et le retour de bas en haut de l'outil 20 sont commandés par le mesureur de position 71(fig. 3). Lors que la broche 21 est revenue à la position verticale qu'elle avait au début du travail, les deux boîtes de vitesses 79 (fig. 7) et 86 (fig. 3) sont rendues inactives et l'électro-aimant 105 (fig. 8) est désexcité. Le ressort 106 ramène maintenant au repos l'armature 104 et tend à faire fermer les mâchoires 92 et 93 tandis que la broche 21 est encore en rotation par inerte.
Les mâchoires 92 et 93 ne peuvent toutefois se fermer entièrement que lorsque le tasseau 19 se trouve orienté angulairement de façon à présenter aux mâchoires 92 et 93 les cavités 89 et 91 comme sur la fig. 2 de sorte que chaque outil 20 est bloqué sur le tambour 17 en position orientée.
A la suite de la fermeture complète des mâchoires 92 et 93, l'électro-aimant 127 est désexcité (fig. 3), de sorte que le ressort 125 fait revenir le levier 123 à la position de la fig. 3 dans le sens inverse des aiguilles d'une mon tre. Le levier 123 repousse maintenant vers le bas la douille 117 en la remettant ainsi en prise avec la partie cannelée 116 de la tige 112. Le moteur 119 est alors mis en rotation dans le sens propre à dévisser l'extrémité 111 de la tige 112 du trou fileté 109 du tasseau 19.
Fina lement se produit le serrage de l'embrayage 53 (fig. 2), qui fait décrire un cycle de 1800 au disque 54 en rame nant le coulisseau 59 à la position haute de la fig. 6. Le doigt 53 ramène alors en position haute le coulisseau 133 tandis que le ressort 76, par l'intermédiaire de la chaîne 72, ramène en position haute la douille 62 en même temps que la broche 21, en complétant ainsi le cycle de travail de l'outil sélectionné.
Les outils 20 utilisés dans la machine peuvent néces siter un déplacement commandé de la broche uniquement pendant la course descendante de travail comme, par exemple, les mèches à percer 20 D et 20 C, ou bien pendant les deux courses comme, par exemple, les mè ches à aléser 20 A et 20 C.
Dans le but d'introduire dans la fonction de l'outil sélectionné une variation automa tique du programme de la machine consistant dans la commande du déplacment de la broche également pen dant la course de retour, le tambour portant le profil en escalier 128 (fig. 7) est muni de deux profils en escaliers analogues 149 et 150.
Chaque profil 149 et 15Ô occupe un arc de 1800 du tambour 128 et est apte à être amené en position active par rotation de la manette 129 dans le sens correspondant, le profil 149 correspondant à un outil à percer, le profil 150 correspondant à un outil à aléser.
Le tambour 128 est également muni d'une came<B>151</B> apte à actionner un interrupteur 150 uniquement lorsque le tambour 128 est prédisposé pour placer en position active le profil 150 correspondant aux outils à aléser. L'interrupteur 152 prédispose alors un circuit apte à faire revenir l'outil 20 vers le haut à une vitesse réglée.
The present invention relates to an automatic tool change machine tool, having a magazine containing a plurality of tools and selectively movable to bring a selected tool to a preset position for then be automatically attached to a spindle.
Machine tools with automatic tool change are already known. In general, in these machines, the speed of rotation and the penetration feed rate of the spindle are controlled according to data recorded pre ventively for each operation of the tool considered. However, the registration of the machine's work program is considerably long.
These drawbacks are eliminated by the machine tool according to the invention which is characterized in that the magazine carries for each tool an adjustable selector member of the speed of advance of the spindle, this selector member being provided with stop surfaces arranged stepped and intended to cooperate with a probe during the engagement of the spindle with the selected tool to engage the corresponding speed of advance of the tool of a gearbox through which the spindle is trained.
A particular embodiment of the machine tool according to the invention is set out below, by way of example, with reference to the appended drawings in which FIG. 1 is a perspective view of the machine tool with automatic tool change according to this embodiment; fig. 2 is a partial longitudinal sectional view of the machine, FIG. 3 is a partial longitudinal sectional view of the machine, FIG. 4 is a view taken along the line IV-IV of FIG. 2, and it constitutes an electrical control diagram;
fig. 5 is the view of FIG. 4 in a second position; fig. 6 is a partial sectional view taken along line VI-VI of FIG. 2; fig. 7 is a partial plan view of the machine; fig. 8 is a partial plan view of a detail of the machine.
The machine tool shown comprises a base 10 on which is mounted the usual workpiece table 11, which can move in two horizontal directions under the control of a numerical control device known per se but not described here. The program of this device can be recorded, for example on a perforated or magnetic tape. The machine further comprises an upright 12 provided with two prismatic guides 13 and on which is mounted a working head 14. The head 11 can move vertically along the guides 13 and it can be fixed in the desired position by means of a locking lever 16, in a manner known per se.
The working head 14 comprises a tool-holder drum 17 having the shape of a truncated cone and which can rotate on its axis 18. The drum 17 is able to receive in a pre-established position a series of twelve cleats 19, each carrying a different tool 20A, 20 B / ... 20 L which is disposed radially with respect to the lateral surface of the drum 17. The working head 14 is furthermore provided with a spindle 21 (fig. 2), which can rotate on a vertical axis 22.
The axis 18 of the drum 17 is inclined relative to the axis 22 by an angle equal to the angle that the generatrix of the truncated cone forms with each base of the cone, so that, by rotation of the drum 17, the various tools 20 are brought individually on the axis 22 of the spindle 21.
The drum 17 is integral with a sleeve 23 which rotates on a shaft 24 itself fixed to the frame 26 of the head 14. The drum 17 is furthermore provided with a hollow annular guide 27 which cooperates with an annular projection 28 of the frame 26. The sleeve 23 is also integral with a helical wheel 29 which cooperates with a worm 32 (fi '7), which is fixed on a shaft 33 which rotates on the frame of the head 14. The The transmission ratio between the screw 32 and the wheel 33 is such that at each revolution of the shaft 33, the wheel 29 moves the drum 17 forward by the distance separating two contiguous tools 20.
The shaft 33 can be driven in rotation by means of an electromagnetic clutch 34, by a second helical wheel 35 which is engaged with a worm 36 (FIG. 6) fixed on a vertical shaft 37. This the latter, with the aid of a bevel gear 38, is rotated by a horizontal shaft 39, which, by means of a second bevel gear 40 (fig. 3), is rotated by a shaft 41 of a three-phase electric motor 42 capable of rotating selectively in one or the other of the two directions.
To this end, a first TX impulse switch (fig. 4) capable of actuating a TX contact 1, which forms the circuit of the motor 42 such that this motor rotates in the proper direction, is provided for the control of the motor 42. turn the drum 17 clockwise, and a second TY impulse switch able to actuate a TY 1 contact, which closes the circuit of the motor 42 in such a way that this motor causes the drum 17 to rotate in the direction counterclockwise. Two relays RX and RY are able to each close an RX 1 or RY 1 contact respectively, interposed on the circuit of the TX and TY remote control switch respectively. The two remote control switches TX and TY are also provided with a holding circuit, which is closed by a TX 2 or TY 2 contact respectively.
The two relays RX and RY also each actuate a contact RX 2 or RY 2 respectively interposed on the circuit of an electromagnet, EL, which actuates the electromagnetic clutch 34 (FIG. 7). The EL electromagnet (fig. 4) is finally provided with a holding circuit which closes using a switch 50 which is kept open, using a notch hollowed out in a disc 55 (fig. 2) fixed on the shaft 33, only when this shaft is at rest, that is to say when a tool 20 is placed on the axis of the spindle 21.
On the fixed part of the machine is placed a series of twelve contacts 44 A, 44 B, ... 44 L (fig. 4) which are associated with tools 20 A, 20 B, ... 20 L. The closing of each contact 44 is controlled by the program tape, on which is recorded a code for each tool, at the same time as the data of the work that this tool must perform.
On the shaft 24 of the drum 17 is fixed a plate 43 on which is arranged a series of twelve electrical switches 45 A, 45 B, ... 45 L, also associated with the tools 20 A, 20 B, ... 20 L. The switches 45 are arranged in series with the corresponding contacts 44 and are ordered in the opposite direction to that of the tools 20.
The switches 45 are in three positions and are able to be actuated by a semi-circular cam 46 fixed to the drum 17. In particular, the switches 45 are normally kept in the external position and close a corresponding contact 45 X arranged on a circuit 47 represented by a solid line, and which powers the RX relay. THE cam 46 comprises a part 48 capable of simultaneously driving at least one half of the switches 45, and a second part 49 capable of driving a single switch 45 at a time.
The switches 45 driven by the part 48 of the cam are maintained in the internal position in which they close a corresponding contact 45 Y interposed in a circuit 51 shown in broken lines, which supplies the relay RY. The switch 45 which is driven by the part 49 of the cam 46 is on the contrary maintained in an intermediate position with respect to the first two, in which it keeps the contacts 45 X and 45 Y open.
With the worm 36 (fig. 6) also meshes a helical toothed wheel 52, which is able to drive, by means of an electromagnetic clutch 53 at a cycle of 1800 (fig. 2) a disc 54 provided with an eccentric annular groove 56 (fig. 6). In the groove 56 is engaged a roller 57 which rotates on a finger 58 carried by a slide 59, which can slide vertically in the frame of the machine. The finger 58 extends behind the slide 59 (on the left in fig. 2) and cooperates with a groove 61 of a bushing 62. The latter can slide vertically in the frame of the machine, together with the spindle 21 , which can rotate relative to this bush thanks to two bearings 63.
The bush 62 is provided with teeth 64 in engagement with a pinion 66 itself fixed to a shaft 67 which rotates on the frame of the head 14. On the shaft 67 is further fixed a second pinion 68 (fig. 3) engaged with a 1st rack 69, which is fixed on a carriage 70 which slides vertically and which forms part of a position measurer 71. The carriage 70 is connected by a chain 72 to a piston 73 which slides in a tube 74 and which is pushed downwards by a compression spring 76 interposed between the piston 73 and a ferrule 77 fixed to the upper end of the tube 74. With the teeth 64 (fig. 2) of the sleeve 62 also engages a second pinion 78 for controlling the advance of spindle 21.
The pinion 78 can be driven in rotation, by means of an electromagnetic clutch gearbox designated as a whole 79 (fig. 7), by a shaft 80 which is itself driven in rotation by means of 'a worm gear helical wheel 81 and an electromagnetic clutch not shown in the drawing, from the horizontal shaft 39.
The spindle 21 (fig. 2) comprises at its lower end a splined part 82 engaged with a bush 83 which rotates in the frame of the machine but which is immobilized in the axial direction. On the sleeve 83 is fixed another toothed wheel 84 capable of being driven in rotation by a shaft 85 (fig. 3) connected to the motor shaft 41 by another gearbox with electromagnetic clutches 86, which is controlled. by the program recorded on the tape. The spindle 21 (FIG. 2) is also provided at its base with two bosses 87 able to engage with two cavities 88 hollowed out in the cleat 19 of each tool 20.
Each cleat 19 is also provided on its lateral surface with two notches 89 and 91 offset in height and normally attacked by two jaws 92 and 93 (FIG. 8). Each jaw 92 or 93 is provided with two toothed edges 94 (fig. 2) and 96 respectively, which attack from the two opposite sides two pinions 97 which turn on two axes 98 fixed on the drum 17. In this way, the two jaws always move in two opposite directions. With the jaw 92 normally cooperates a ball and spring locking 99. The jaw 92 is finally provided with a boss 101 having a cavity 102 which is able to cooperate with a flange 103 belonging to an armature 104 of an electromagnet. 105 attached to the machine.
The frame 104 is normally held on the right by a spring 106.
Each cleat 19 is finally provided with a conical hole portion 107 able to engage in a conical cavity 108 of the spindle 21. The part 107 is provided with a threaded hole 109 with which a threaded end 111 can cooperate. a rod 112 which is sliding and rotatable in the internal cavity of the spindle 21. The rod 112 is provided with a ring 113 which cooperates with a shoulder 114 of the cavity of the spindle and with a rod portion 116 (fig. 3) which is normally engaged with an internally grooved socket 117. The latter is furthermore constantly engaged with a splined end of a shaft 118 (FIG. 3) belonging to an auxiliary electric motor 119 of the reversible type.
The sleeve <B> 117 </B> is finally provided with two flanges 121 between which is engaged a roller 122 carried by a lever 123 which is articulated on a fixed axis 124. The lever 123 is normally pressed under the action of 'a spring 125 against a fixed stop and it is further folded by a finger and slide connection to an armature 126 belonging to an electromagnet 127.
In front of each tool 20 (fig. 2), the drum 17 carries a member which can be positioned according to the speed of the feed requested by the corresponding tool, this member is constituted by a hollow drum with stepped profile 128 suitable. to be positioned by hand by means of a corresponding lever 129, when a closing plate 131 has been removed from the drum 17. With the drum 128 is intended to cooperate a feeler constituted by a stepped profile 132 opposite to the profile 128 of the drum and which is carried by a slide 133 capable of sliding vertically in the frame of the machine.
The slider 133 is provided in its upper part with a slot 134 (fig. 6) which can slide on the finger 58. The upper edge of the slot 134 is normally kept pressed against the finger 58 after a compression spring. 136 interposed between a hole 137 of the slider 133 and the lower end of the slider 59. An orgot 138 fixed on the slider 59 serves as a guide for the spring 136. The slider 133 is also provided with a toothing <B> 139 < / B> which engages with a toothed wheel 141, which in turn engages with a pinion 142 fixed on a shaft 143 which can rotate on the frame of the machine. On the shaft 143 is further fixed a crank 144 having a finger 146 engaged with a slot 147 of a horizontal slider 148 for controlling the gearbox 79 (FIG. 7) of the advance of the spindle 21. .
The operation of the machine tool shown is as follows. At the start of the work cycle corresponding to a predetermined tool, the spindle 21 (fig. 2) is in the upper position and, therefore, released from the tools 20. The machine then reads on the program tape the code of the tool 20 which must be selected. Reading the code then causes the closure of contact 44 corresponding to the tool to be selected.
It is assumed that the drum 17 is in position with the tool 20 A on the axis 22 of the spindle 21 as shown in FIG. 4 and that contact 44I is closed. Given that the corresponding switch 45 I closes the contact 45 X, the contact 441 then closes the circuit 47 thereby energizing the relay RX. This, on the one hand, through contact RX 1, energizes the TX impulse switch which. causes the rotation of the electric motor 42 in the proper direction to rotate the drum 17 in a clockwise direction and, on the other hand, through the contact RX2, exits the electromagnet EL which closes the clutch 34 (fig. 7).
The shaft 41 (fig. 3) of the motor 42, through the bevel torque 40, of the shaft 39, the bevel torque 38 (fig. 7), the shaft 37, the worm 36, the helical wheel 35 and clutch 34, rotates the shaft 33 and the worm 32. The latter then turns the wheel 29 (Fig. 2) together with the drum 17 in a clockwise direction. one step at each turn. At the end of each revolution of the shaft 33, the disc 55 opens the contact 40. However, the electromagnet EL (fig. 4) remains energized through the RX contact 2 of the RX relay.
When part 49 of cam 46 engages switch 45I as shown in FIG. 5, the latter is brought to the intermediate position by opening the corresponding 45 X contact and then de-energizing the real RX. The contacts RX 1 and RX 2 then open but the remote control switch TX remains energized by its holding circuit and the electromagnet EL remains energized through the contact 50, which is kept closed by the rotating disc 55. When then the disc 55 (fig. 2) of the shaft 63, by its groove, opens the contact 50, the electromagnet EL (fig. 4) is de-energized and opens the clutch 34 (fig. 7). ).
The drum 17 then stops exactly in the position in which the tool 201 (fig. 5) is on the axis 22 (fig. 2) of the spindle 21 tan say that the electric motor 42 continues to rotate to control the following phases of the cycle.
If, on the contrary, at a time when the tool 20 A (fig. 4) is on the axis of the spindle, for example contact 44 D is closed, it closes through switch 45 D the circuit 51 which energizes the relay RY. Via the relay RY 1, the remote control switch TY is then energized and causes rotation of the motor 42 in the direction opposite to the previous direction while the contact RY 2 energizes the electromagnet EL as in the previous case.
The drum 17 is then rotated counterclockwise and, when part 48 of cam 46 releases switch 45 D, the latter is engaged by part 49 of cam 46 and is place in its intermediate position, by de-energizing relay RY. When the shaft 33 (fig. 2) then completes its turn, the disc 65 opens the contact 50, so that the drum 17 stops while the motor 42 continues to rotate in the same way as in the previous case.
It is therefore obvious that the means 44, 45 and 46 (fig. 4) are able to automatically rotate the drum 17 (fig. 2) in one direction or the other so as to move the tool 20 to be selected. by making it travel the shortest path to bring it in front of pin 21.
Following the stopping of the drum 17, it causes in a known manner the tightening of the clutch 53 for a cycle of 1800. The worm 36 (fig. 6), acting through the wheel 52 and clutch 53, now rotates disc 54 through 180, in either direction. The eccentric groove 56 of the disc 54, acting through the intermediary of the roller 57 and the finger 58, now causes the slide 59 to drop by a constant stroke, equal to the eccentricity of the groove 56, the slide 59 together with the sleeve 62 and the spindle 21. The latter via the conical cavity 108 attacks the part 107 of the tool holder 19 while the two bosses 87 attack the two cavities 88.
In turn, the rod 112 accompanies the spindle under the effect of its own weight until it rests on the threaded hole <B> 111 </B> of the bucket pile 19. The slide 59, in arriving at the full stroke, causes a rotation of the auxiliary motor 119 in a direction suitable for screwing the rod 112 into the cleat 19. When the ring 113 of the rod 112 bears again on the shoulder 114, the spindle 21 is forced against the cleat 19. There then occurs an increase in the torque requested from the motor 119 which, in a known manner, causes the motor 119 to stop.
Then, the electromagnet 105 is excited (FIG. 2), the mature artery 104 of this electromagnet then causing the jaw 92 to move to the left by means of the flange 103. This jaw, through the intermediate its toothed edges 94 (FIG. 8), the two pinions 97 and the toothed edges 98, moves the jaw 93 to the right so that the tool remains unlocked. Simultaneously, the electromagnet 127 (fig. 3) is also energized and lowers the armature 126. The lever 123 is driven clockwise by raising the socket <B> 117, </ B> which thus releases the grooved part 116 of the rod 112.
The slider 59 (fig. 2) going down, pushes down, by means of the spring 136, the slider 133 whose stepped profile 132 will stop on the stepped profile 128 of the drum, thus executing a stroke. which depends on the angular position in which the drum 128 has been placed. The movement of the slide 133 downwards, by means of the wheel 141, (fig. 6) of the pinion 142, of the shaft 145, of the crank 144 and of the finger 146, is transmitted to the slide 148 which predisposes thus the gearbox 79 (fig. 7) according to the advance prescribed for the selected tool.
The motor 42 (FIG. 3) is then driven in rotation in the direction requested by the tool, while the gearbox 86 is put into action, this box having been automatically predisposed by the program recorded on the tape. The toothed wheel 84 is then driven in rotation together with the sleeve 83 which rotates the spindle 21 and consequently the tool 20, which has been made integral with this spindle by the rod 112.
During this phase of the cycle, the gearbox 79 (fig. 7) is also put into action and, by means of the pinion 78, it advances the sleeve 62 together with the spindle 21, depending on the advance. prescribed for the selected tool.
The stopping and the return from the bottom to the top of the tool 20 are controlled by the position measurer 71 (fig. 3). When spindle 21 has returned to the vertical position it had at the start of work, the two gearboxes 79 (fig. 7) and 86 (fig. 3) are made inactive and the electromagnet 105 (fig. . 8) is de-energized. The spring 106 now brings the frame 104 to rest and tends to close the jaws 92 and 93 while the pin 21 is still rotating by inertia.
However, the jaws 92 and 93 can only be fully closed when the cleat 19 is angularly oriented so as to present to the jaws 92 and 93 the cavities 89 and 91 as in FIG. 2 so that each tool 20 is locked on the drum 17 in the oriented position.
Following the complete closing of the jaws 92 and 93, the electromagnet 127 is de-energized (fig. 3), so that the spring 125 returns the lever 123 to the position of fig. 3 counterclockwise. The lever 123 now pushes the sleeve 117 downwards, thus putting it back into engagement with the splined part 116 of the rod 112. The motor 119 is then rotated in the proper direction to unscrew the end 111 of the rod 112 from the threaded hole 109 of the cleat 19.
Finally, the clutch 53 is tightened (fig. 2), which causes the disc 54 to describe a cycle of 1800 by pulling the slide 59 to the high position of fig. 6. The finger 53 then returns the slide 133 to the high position while the spring 76, via the chain 72, brings the sleeve 62 back to the high position at the same time as the spindle 21, thus completing the work cycle. of the selected tool.
The tools 20 used in the machine may require a controlled movement of the spindle only during the downward working stroke such as, for example, 20 D and 20 C drill bits, or else during both strokes such as, for example, 20 A and 20 C reaming bits.
In order to introduce into the function of the selected tool an automatic variation of the machine program consisting in controlling the movement of the spindle also during the return stroke, the drum carrying the stepped profile 128 (fig. . 7) is provided with two similar staircase profiles 149 and 150.
Each profile 149 and 15Ô occupies an arc of 1800 of the drum 128 and is able to be brought into the active position by rotating the lever 129 in the corresponding direction, the profile 149 corresponding to a tool to be drilled, the profile 150 corresponding to a tool. to be bored.
The drum 128 is also provided with a cam <B> 151 </B> capable of actuating a switch 150 only when the drum 128 is predisposed to place in the active position the profile 150 corresponding to the tools to be bored. The switch 152 then predisposes a circuit capable of returning the tool 20 upwards at a regulated speed.